用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件制造技术

本发明专利技术涉及用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件，其具有衬底表面(10a)、在衬底表面(10a)上张紧的膜片(12)，该膜片具有可翘曲的无支撑区域、所连接的杠杆元件(16a至16d)和连接在该杠杆元件上的电极(18a、18b、44)，其中，在无支撑区域翘曲的情况下杠杆元件(16a至16d)能被置入旋转运动中，由此，所连接的电极(18a、18b、44)能被置入分别倾斜于衬底表面(10a)定向的调节运动中，其中，杠杆元件(16a至16d)通过第一扭转弹簧(20a至20d)连接在无支撑区域上，通过第二扭转弹簧(22a至22d)连接在衬底表面(10a)上，并通过第三扭转弹簧(24a至24d)连接在电极(18a、18b)上。本发明专利技术还涉及电容式传感器设备或开关设备和用于微机械构件的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件
本专利技术涉及一种用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件。本专利技术还涉及一种电容式传感器设备或开关设备。此外，本专利技术涉及一种用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件的制造方法。
技术介绍
在US2014/0060169A1中说明了一种电容式压力传感器，该电容式压力传感器具有直接或间接在衬底的衬底表面上张紧的膜片。所述膜片的无支撑区域覆盖由衬底成型的开口，其中，无支撑区域在其两个膜片表面上存在压力不平衡时翘曲。电容式压力传感器也包括连接在膜片的无支撑区域上的摆杆结构，该摆杆结构具有构造在摆杆结构上的两个电极和固定在衬底表面上的两个对电极。摆杆结构借助至少一个沿着其旋转轴线延伸的摆杆弹簧这样保持，使得无支撑区域上的翘曲这样引起所连接的摆杆结构绕着其旋转轴线的摆动运动，使得构造在摆杆结构上的电极相对于其对电极被调节。以这种方式，根据施加在电极与对电极之间的电压的变化应能确定存在于无支撑区域的膜片表面上的压力不平衡。
技术实现思路
本专利技术实现一种用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件，一种电容式传感器设备或开关设备，以及一种用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件的制造方法。本专利技术实现一种电容式传感器设备或开关设备，在该电容式传感器设备或开关设备的微机械构件中可以省去传统的摇杆结构。从而在利用本专利技术时也避免了至少一个沿着传统摆杆结构的旋转轴线延伸的摆杆弹簧的缺点。为了使传统的摆杆结构能够以希望的摆动运动对对应电容式压力传感器的膜片的无支撑区域的翘曲做出反应，该摆杆结构的至少一个摆杆弹簧必须以较小的弯曲刚度构造。然而，在电极之间施加电压的情况下，至少一个摆杆弹簧的小弯曲刚度仅产生较小的阻力来抵抗至少一个构造在摆杆结构上的电极对其至少一个配属的对电极的吸引。由于至少一个摆杆弹簧的弯曲刚度小，因此，在至少一个构造在摆杆结构上的电极与其至少一个配属的对电极之间需要较大的距离。因此，对传统摆杆结构的使用使根据现有技术的配备有该传统摆杆结构的电容式压力传感器的微型化变困难。与此相对，本专利技术提出一种电容式传感器设备或开关设备，在该电容式传感器设备或开关设备的微机械构件中，至少一个可调节的电极可以相对无问题地靠近其至少一个配属的对电极地布置。从而，本专利技术使电容式传感器设备或开关设备的微型化变容易。因为电容式传感器设备或开关设备的微型化可以导致材料节省，所以本专利技术也有助于降低电容式传感器设备或开关设备的制造成本。此外，明确指出，即使在借助本专利技术微型化的电容式传感器设备中，也不会/几乎不会出现由于至少一个可调节的电极对其至少一个配属的对电极的不希望的吸引而引起的错误信号。在一个有利的实施方式中，微机械构件具有至少一个第一电极和至少一个第二电极作为至少一个电极，其中，在至少一个无支撑区域翘曲时，至少一个第一电极能以垂直于衬底表面定向的第一运动分量被置入其对应的调节运动中，并且至少一个第二电极能以垂直于衬底表面定向且相对于第一运动分量相反定向的第二运动分量被置入其对应的调节运动中。微机械构件的在此所述的实施方式的至少一个第一电极和至少一个第二电极的相反定向的运动分量使用于确定施加到至少一个无支撑区域上的力或者说相应于该力的至少一个物理参量或周围环境条件的分析评估变容易。例如，至少一个第一电极分别配属有至少一个杠杆元件，该至少一个杠杆元件分别至少通过其第三扭转弹簧与对应的第一电极连接，并且该至少一个杠杆元件的第一扭转弹簧距其第二扭转弹簧比距该至少一个杠杆元件的第三扭转弹簧更近，其中，至少一个第二电极分别配属有至少一个杠杆元件，该至少一个杠杆元件分别至少通过其第三扭转弹簧与对应的第二电极连接，并且该至少一个杠杆元件的第一扭转弹簧距其第三扭转弹簧比距该至少一个杠杆元件的第二扭转弹簧更近。如下面更详细地阐明那样，微机械构件的在本段中所述的实施方式在至少一个膜片的至少一个无支撑区域翘曲时自动地引起至少一个第一电极和至少一个第二电极的有利的相反定向的运动分量。优选，至少一个杠杆元件的第一扭转弹簧分别与同一杠杆元件的第二扭转弹簧平行地定向。同样优选的是，至少一个杠杆元件的第一扭转弹簧分别与同一杠杆元件的第三扭转弹簧平行地定向。每个杠杆元件的扭转弹簧的这种构造确保了将至少一个无支撑区域的翘曲可靠地分别转化为至少一个电极的所希望的调节运动。在微机械构件的另一有利实施方式中，微机械构件的至少一个电极分别配属有由杠杆元件构成的至少一个第一杠杆元件对，所述杠杆元件分别至少通过它们的第三扭转弹簧与对应电极连接，并且它们的第三扭转弹簧相对彼此平行地定向。至少一个电极至少分别通过其所述第一杠杆元件对的这种“对称连接”使得能够将至少一个无支撑区域的翘曲转化为至少一个电极的(几乎)垂直于衬底表面定向的调节运动。作为有利的扩展方案，微机械构件的至少一个电极附加地还可以配属有由杠杆元件构成的第二杠杆元件对，所述杠杆元件分别至少通过它们的第三扭转弹簧与对应的电极连接，并且它们的第三扭转弹簧相对彼此平行地定向。这通过抑制不希望的“干扰运动”加强了至少一个电极(几乎)垂直于衬底表面的对应调节运动的定向。例如，至少一个电极的第一杠杆元件对的第三扭转弹簧可以与同一电极的第二杠杆元件对的第三扭转弹簧平行地定向。至少一个电极的第一杠杆元件对的第三扭转弹簧也可以与同一电极的第二杠杆元件对的第三扭转弹簧垂直地定向。在这两种情况下，通过至少一个电极借助其两个杠杆元件对的“对称连接”保证可靠地禁止“干扰运动”。在微机械构件的另一有利实施方式中，至少一个膜片这样气密地密封具有存在于其中的参考压力的壳体，使得至少一个无支撑区域能借助存在于壳体外部的不等于参考压力的物理压力发生翘曲。因此，微机械构件的在此所述的实施方式有利地适用于电容式压力传感器。在具有这种微机械构件的电容式传感器设备或开关设备中也确保了前述优点。前述优点也可以通过用于电容式传感器设备或开关设备的微机械元件的相应制造方法引起。明确指出，所述制造方法可以根据微机械构件的上述实施方式来扩展。附图说明下面，根据附图阐明本专利技术的其他特征和优点。在此示出：图1a至1c微机械构件的第一实施方式的示意图。图2a至2c微机械构件的第二实施方式的示意图。图3a至3c微机械构件的第三实施方式的示意图。图4a和4b微机械构件的第四实施方式的示意图。图5微机械构件的第五实施方式的示意图；和图6用于阐明制造方法的一个实施方式的流程图。具体实施方式图1a至1c示出微机械构件的第一实施方式的示意图。图1a至1c中示意性示出的微机械构件包括具有衬底表面10a的衬底10。图1a示出衬底表面10a的俯视图，而图1b和1c示出衬底10沿着图1a的线AA'的横截面图。具有至少一个无支撑区域的至少一个膜片12直接或间接地在衬底表面10a上如此张紧，使得该至少一个无支撑区域能分别借助施加在该无支撑区域上的力F被翘曲(参见图1b和1c)。在图1a至1c的实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件，具有：/n衬底(10)，该衬底具有衬底表面(10a)；/n至少一个直接或间接地在所述衬底表面(10a)上张紧的膜片(12)，该膜片具有至少一个无支撑区域，所述无支撑区域分别能借助施加到对应的所述无支撑区域上的力(F)翘曲；以及/n至少一个杠杆元件(16a至16d)和至少一个连接在所述至少一个杠杆元件(16a至16d)上的电极(18a、18b、44)，其中，所述至少一个杠杆元件(16a至16d)这样连接在所述至少一个无支撑区域上，使得在所述至少一个无支撑区域翘曲的情况下所述至少一个杠杆元件(16a至16d)能被置于旋转运动中，由此，所连接的所述至少一个电极(18a、18b、44)能被置于分别相对于所述衬底表面(10a)倾斜地定向的调节运动中，/n其特征在于，/n所述至少一个杠杆元件(16a至16d)至少通过每个杠杆元件(16a至16d)的各一个第一扭转弹簧(20a至20d)连接在所述至少一个无支撑区域上，至少通过每个杠杆元件(16a至16d)的各一个第二扭转弹簧(22a至22d)连接在所述衬底表面(10a)上或在所述衬底表面(10a)上沉积的至少一个层上，并且至少通过每个杠杆元件(16a至16d)的各一个第三扭转弹簧(24a至24d)连接在所述至少一个电极(18a、18b)上。/n...

【技术特征摘要】
20190412 DE 102019205350.51.一种用于电容式传感器设备或开关设备的微机械构件，具有：
衬底(10)，该衬底具有衬底表面(10a)；
至少一个直接或间接地在所述衬底表面(10a)上张紧的膜片(12)，该膜片具有至少一个无支撑区域，所述无支撑区域分别能借助施加到对应的所述无支撑区域上的力(F)翘曲；以及
至少一个杠杆元件(16a至16d)和至少一个连接在所述至少一个杠杆元件(16a至16d)上的电极(18a、18b、44)，其中，所述至少一个杠杆元件(16a至16d)这样连接在所述至少一个无支撑区域上，使得在所述至少一个无支撑区域翘曲的情况下所述至少一个杠杆元件(16a至16d)能被置于旋转运动中，由此，所连接的所述至少一个电极(18a、18b、44)能被置于分别相对于所述衬底表面(10a)倾斜地定向的调节运动中，
其特征在于，
所述至少一个杠杆元件(16a至16d)至少通过每个杠杆元件(16a至16d)的各一个第一扭转弹簧(20a至20d)连接在所述至少一个无支撑区域上，至少通过每个杠杆元件(16a至16d)的各一个第二扭转弹簧(22a至22d)连接在所述衬底表面(10a)上或在所述衬底表面(10a)上沉积的至少一个层上，并且至少通过每个杠杆元件(16a至16d)的各一个第三扭转弹簧(24a至24d)连接在所述至少一个电极(18a、18b)上。


2.根据权利要求1所述的微机械构件，其中，所述微机械构件具有至少一个第一电极(18a，44)和至少一个第二电极(18b)作为所述至少一个电极，其中，在所述至少一个无支撑区域翘曲的情况下，所述至少一个第一电极(18a，44)能以垂直于所述衬底表面(10a)定向的第一运动分量被置入其对应的调节运动中，并且所述至少一个第二电极(18b)能以垂直于所述衬底表面(10a)定向且与所述第一运动分量相反定向的第二运动分量被置入其对应的调节运动中。


3.根据权利要求2所述的微机械构件，其中，所述至少一个第一电极(18a)分别配属有至少一个杠杆元件(16a至16d)，所述至少一个杠杆元件分别至少通过其第三扭转弹簧(24a至24d)与对应的第一电极(18a)连接，并且，所述至少一个杠杆元件的第一扭转弹簧(20a至20d)距所述至少一个杠杆元件的第二扭转弹簧(22a至22d)比距所述至少一个杠杆元件的所述第三扭转弹簧(24a至24d)更近，其中，所述至少一个第二电极(18b)分别配属有至少一个杠杆元件(16a至16d)，所述至少一个杠杆元件分别至少通过其第三扭转弹簧(24a至24d)与对应的第二电极(18b)连接，并且与，所述至少一个杠杆元件的第一扭转弹簧(20a至20d)距所述至少一个杠杆元件的第三扭转弹簧(24a至24d)比距所述至少一个杠杆元件的第二扭转弹簧(22a至22d)更近。


4.根据前述权利要求中任一项所述的微机械构件，其中，所述至少一个杠杆元件(16a至16d)的所述第一扭转弹簧(20a至20d)分别与同一杠杆元件(16a至16d)的所述第二扭转弹簧(22a至22d)平行地定向，和/或所述至少一个杠杆元件(16a至16d)的所述第一扭转弹簧(20a至20d)分别与同一杠杆元件(16a至16d)的所述第三扭...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·赖因穆特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE